工程流体力学简答题

1. 什么是黏性?当温度变化时, 黏性如何变化?为什么？

当流体内部存在相对运动时，流体内产生内摩擦力阻碍相对运动的属性。

气体的粘性随温度的升高而升高；液体的粘性随温度的升高而降低。

分子间的引力是形成液体粘性的主要原因。温度的升高，分子间距离增大，引力减小。

分子作混乱运动时不同流层间动量交换是形成气体粘性的主要原因。温度的升高，混乱运动强烈，动量交换频繁，气体粘度越大

2. 解释：牛顿流体、理想流体

牛顿流体：切应力与速度梯度成正比的流体

理想流体：没有粘性的流体

3.流体静压强的两的特性是什么？

流体静压强的方向是作用面内法线方向，即垂直指向作用面。

流体静压强的大小与作用面方位无关，是点坐标的函数

4、画出下列曲面对应的压力体。（4分） ★

5. 分别画出下图中曲面A 、B 、C 对应的压力体（6分）

6.写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。

w h z g

p a z g p a +++=++22222112112g v 2g v ρρ 2g v 2

a 单位重量流体的动能 g p ρ单位重量流体的压

能

z单位重量流体的位能w h单位重量流体的两断面间流动损失

不可压缩粘性流体在重力场中定常流动，沿流向任两缓变流过流断面

7. 什么是流线？它有那些基本特性？

流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。一般流线是一条光滑曲线、不能相交和转折

定常流动中，流线与迹线重合。

8.解释：定常流动、层流流动、二元流动。

定常流动：运动要素不随时间改变

层流流动：流体分层流动，层与层之间互不混合。二元流动：运动要素是两个坐标的函数。

9.解释：流线、迹线

流线：流场中某一瞬时，一系列流体质点的平均流动方向线。曲线上任意一点的切线方向与该点速度方向一致。

迹线：流场中一时间段内某流体质点的运动轨迹。

10. 描述流动运动有哪两种方法，它们的区别是什

增大，Re 增大，粘性底层的厚度变小，水力光滑变为水力粗糙。

15.解释管道水力计算中的两个概念：水力光滑管、短管

水力光滑管：粘性底层的厚度大于管壁的绝对粗糙度，凹凸不平淹没在粘性底层中，流体主流感受不到管壁粗糙的影响，就像在光滑的管中流动。

短管：水力计算中，局部损失占有相当比例，不能忽略的管道系统。

16. 流体在管内流动的流动损失有哪两种？是如何产生的？计算公式如何？

沿程损失；发生在缓变流动中，由于流体的粘性摩擦； g v d l h f 22

λ=

局部损失；发生在急变流动中，由于流体的碰撞、速度调整、产生漩涡；g v h j 22ς=

17. 写出当量直径与当量管长的定义公式 。

X A d e 4= d l e λ

ς= 18. 什么是紊流？圆管中的紊流流动由哪几部分构成？

流体质点作复杂不规则运动，相互干扰和掺混。 粘性底层、紊流核心区和过渡区

19. 尼古拉兹试验曲线中，流体的流动可以分为几个区域？各区的沿程损失系数有何特点？

五个

层流区 λ=f(Re)

过渡区 不稳定，实验点分散 λ=f(Re)

紊流光滑管区 λ=f(Re)

紊流粗糙管过渡区 λ=f(Re ，ε/d)

紊流粗糙管平方阻力区 λ=f(ε/d)

20. 什么是水击？如何减小水击作用力？

管内有压流动，由于外界某种原因，引起流速突然变化，从而局部压强突然变化，压力波在管内往复波动，引起管道振动的现象。

延长操作时间；降低管长、减小管壁厚度、增大管径、减小管壁弹性模量、保护措施

21. 证明：层流时沿程能量损失h f 与管内流体的平均流速v 的一次方成正比。 g v d l d g v d l vd g v d l g v d l h f 2642642Re 642222ρμνλ====

22. 流体在圆管内层流流动，速度分布、切应力分布有何特点？（画图并说明）

切应力线性分布，管道中心最小，为零。

速度抛物线分布，管道中心最大，平均流速是最大流

速的一半

23. 当流动处于紊流粗糙管区时，雷诺数增大，沿程阻力系数是否增大，沿程阻力损失是否增大？为什么？

雷诺数增大，沿程阻力系数不增大，只与相对粗糙度有关。

沿程阻力损失增大。雷诺数增大，速度增大。g v d l h f 22

λ=

24. 什么是紊流？紊流速度如何表示？式中各符号的含义如何？写出紊流时均速度u 的定义式。

紊流：流体质点作复杂不规则运动，流体质点相互干扰、掺混。

u u u '+= 瞬时值、时均值、脉动值 t udt u t ∆=⎰∆0

25. 理想不可压缩流体绕流叶型时为什么会产生升

力？

下表面流体绕过后缘点时速度高、压强低，流向上表面的后驻点时，气流发生分离，产生逆时针的漩涡，叶型上必然同时产生一强度相等、方向相反的顺时针漩涡。由于漩涡产生，后驻点向后缘点移动，形成下游的启动涡和叶型上的附着涡。顺时针漩涡使上层速度加快、压强降低；下层速度减小，压强增高。上下表面的压强差对叶型产生了升力。

26．粘性流体绕流物体的阻力可分为哪两种？如何减小？

摩擦阻力、压差阻力（形状阻力）

为减小摩擦阻力，使该物体的层流边界层尽可能延

长，或使层流边界层转变紊流边界层的转变点尽可能往后推移。

为减小压差阻力，使边界层分离点尽量后移。

27.试解释：对于圆球，在Re≈3510⨯时，绕流阻力系数急剧下降的原因。

边界层由处于紊流，分离点后移，漩涡区显著减小，压差阻力大大降低，虽然摩擦阻力有所增加，但总阻力大幅降低。

28. 边界层有何特点？发生边界层分离的必要条件是

什么？

很薄；沿流动方向逐渐增厚；速度梯度大；层流、紊流两种流态；粘性力不可忽略；压强等于外边界上的压强。

减速增压粘性流体

29.理想的不可压缩流体绕流翼型，产生升力的原因是什么？

下表面流体绕过后缘点时速度高、压强低，流向上表面的后驻点时，气流发生分离，产生逆时针的漩